解析モデル生成方法、及び、解析モデル生成装置
【課題】薄肉板厚部材を複数配置したワーク形状でも、解析モデルを簡素化することにより、計算時間を短縮するとともに、メモリ等の装置コストを低減させることのできる、解析モデル生成方法、及び、解析モデル生成装置を提供する。
【解決手段】解析モデル生成方法は、解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する修正データ生成工程と、同一の格子線の上に存在する複数の修正データを、単一の修正データとして併合する修正データ併合工程と、を備える。
【解決手段】解析モデル生成方法は、解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する修正データ生成工程と、同一の格子線の上に存在する複数の修正データを、単一の修正データとして併合する修正データ併合工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析モデル生成方法、及び、解析モデル生成装置に関し、詳しくは、熱流体計算などに用いられる解析モデルを生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば乾燥炉内におけるワークの温度や雰囲気温度の予測を行う場合などで、ワークの解析モデルを作成してシミュレーションを行う技術が用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８８３８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１５７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載の技術によれば、ワークである車体のメッシュと乾燥炉のメッシュとを作成して、それぞれを重ね合わせて乾燥予測を行っている。この技術においては、車体等のワークを中実のソリッドモデルとして解析モデルを作成し、乾燥炉の空間部分を計算した後、車体等の本体部分を計算する構成としている。
【０００５】
しかし、ワークが薄肉板厚部である場合は、図７に示すように板厚部の形状データにメッシュを配置することにより、板厚部（約０．５〜２ｍｍ）や隙間部分のメッシュが小さくなる。このため、解析対象エリア全体（ワークが車体である場合は約５０００ｍｍ）におけるメッシュ数が膨大となり、高精度の解析（例えば、非定常の熱流体解析）を行う場合には計算時間がのびたり、メモリ等の装置コストが大きくなったりするという問題があった。
【０００６】
一方、前記特許文献２に記載の技術によれば、解析モデルの形状を格子に沿って簡素化することによって、処理を速くしている。
しかし、上記従来技術においては、解析対象エリア内に複数の部材が配置されている場合についての記載がなく、ワークが薄肉板厚部である場合や、部材間に隙間がある場合についての処理速度を向上させることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、薄肉板厚部材を複数配置したワーク形状でも、解析モデルを簡素化することにより、計算時間を短縮するとともに、メモリ等の装置コストを低減させることのできる、解析モデル生成方法、及び、解析モデル生成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、修正データ生成手段により、格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを、前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成工程と、修正データ併合手段により、同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合工程と、を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、メッシュ作成手段により、前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成工程を備えるものである。
【００１１】
請求項３においては、修正データ生成手段により、前記修正データ併合工程で前記併合データを生成する以前に、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合するものである。
【００１３】
請求項５においては、前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合するものである。
【００１４】
請求項６においては、格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成手段と、同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合手段と、を備えるものである。
【００１５】
請求項７においては、前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成手段を備えるものである。
【００１６】
請求項８においては、前記修正データ生成手段において、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録するものである。
【００１７】
請求項９においては、前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合するものである。
【００１８】
請求項１０においては、前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
本発明により、薄肉板厚部材を複数配置したワーク形状でも、解析モデルを簡素化することにより、計算時間を短縮するとともに、メモリ等の装置コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る解析モデル生成装置のブロック構成図。
【図２】解析モデルを生成するフローチャートを示した図。
【図３】（ａ）は仮想モデルの形状データを示した図、（ｂ）は仮想モデルの部品情報データを示した図。
【図４】（ａ）は仮想モデルの修正データを示した図、（ｂ）は仮想モデルの併合データを示した図。
【図５】（ａ）は一実施例における解析対象物である車両を示した図、（ｂ）は（ａ）におけるピラー部のＡ−Ａ線断面図。
【図６】メッシュ分割した一実施例における解析モデルの併合データを示した図。
【図７】メッシュ分割した従来技術における解析モデルの形状データを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２３】
［解析モデル生成装置１０］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係る解析モデル生成装置１０の概略について、図１を用いて説明する。
本実施形態に係る解析モデル生成装置１０は図１に示す如く、汎用型の電子計算機１１、及び、該電子計算機１１に内蔵される制御手段１２とフィールドネットワーク通信機器等によりそれぞれ電気的に接続された、入力手段３１、出力手段３２等を主な要素として備える。さらに図１に示す如く、電子計算機１１はその内部に、制御手段１２とそれぞれ電気的に接続された記憶手段１３及び各種の演算を行う演算手段１７を備えている。
【００２４】
前記の各種手段について、例えば、入力手段３１としては、電子計算機１１に接続されたキーボードやマウス等が用いられる。入力手段３１からは、解析モデル生成装置１０の解析対象物である車体Ｗ（図５（ａ）を参照）の初期データや演算プログラム等が入力される。出力手段３２としては、電子計算機１１に接続されたモニタ等が用いられる。出力手段３２では、演算手段１７による演算結果等が出力される。
【００２５】
制御手段１２としては、電子計算機１１に接続されている前記各手段の動作や作業工程を制御する制御盤等が用いられる。
記憶手段１３や演算手段１７としては、電子計算機におけるＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶部や、ＣＰＵからなる演算処理部等が用いられる。演算手段１７には画像処理を行う画像処理ボードが配設される。
記憶手段１３には、車体Ｗに関するＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データの情報や、その他演算処理を実行するためのプログラム等が格納される。
演算手段１７は、後述するように、修正データ生成手段２１と、修正データ併合手段２２と、メッシュ作成手段２３などと、を備える。
【００２６】
［解析モデル生成方法］
次に、上記の如く構成された解析モデル生成装置１０において、解析対象物である車体Ｗの解析モデルを生成する方法を、図２から図４を用いて説明する。なお、以下の説明では、車体Ｗの一部分における二次元の画像情報から二次元の解析モデルを作成する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、解析対象である三次元の画像情報から三次元の解析用モデルを作成するように構成することも可能である。
本実施形態に係る解析モデル生成装置１０で車体Ｗの解析モデルを生成する方法は、図２に示す如く、ステップＳ０１からステップＳ０８の工程を備える。以下、各工程について順に説明する。
【００２７】
まず、ステップＳ０１では、演算手段１７における演算処理部において、図３（ａ）に示す如く、解析対象エリアＡ内に、所定の間隔（ｘ軸方向の間隔ｄｘ及びｙ軸方向の間隔ｄｙ）ごとに格子線Ｌ・Ｌ・・・を設定する。この格子線Ｌ・Ｌ・・・の間隔ｄｘ及びｄｙについては、作業者が所望の幅を設定することが可能である。なお、本実施形態においては二次元の解析モデルを作成するために格子線を設定する構成としているが、三次元の解析モデルを作成する場合は所定の間隔ごとに格子面を設定することになる。
【００２８】
次に、ステップＳ０２では、入力手段３１から車体Ｗの形状データを線形状のシェルモデルとして入力し、解析対象エリアＡに重ね合わせる。図３及び図４においては、車体Ｗの一部分の形状データＤ１を仮想モデルとして説明する。形状データＤ１は図３（ａ）に示す如く、三個の部品ａ、ｂ、及びｃで構成された部分である。
【００２９】
次に、ステップＳ０３では、入力手段３１から車体Ｗの部品ごとの板厚及び物性値を入力する。具体的には、各部品ａ〜ｃの板厚（図４（ａ）を参照）や物性値を入力して記憶手段１３に記憶させるとともに、修正データ生成手段２１において各部品ａ〜ｃの形状データに記録するのである。ここで、各部品ａ〜ｃの物性値としては、例えば熱容量やヤング率、剛性率、電気抵抗率、電気伝導率などを用いることが可能である。本実施形態においては図３（ｂ）に示す如く、各部品ａ〜ｃの板厚をＴａ〜Ｔｃ、二種類の物性値をそれぞれＰａ〜Ｐｃ及びＱａ〜Ｑｃとして表している。
【００３０】
なお本実施形態においては、各部品ａ〜ｃの板厚及び物性値をステップＳ０３で形状データに記録する構成としているが、板厚及び物性値の記録は後述する併合データを生成する以前であれば良い。例えばステップＳ０４で修正データＤ２を生成した後で記録する構成とすることも可能である。
【００３１】
次に、ステップＳ０４では、修正データ生成手段２１において、解析対象エリアＡ内に位置する解析対象物の形状データＤ１を格子線Ｌ・Ｌ・・・に沿って修正した修正データＤ２をシェルモデルとして生成する（修正データ生成工程）。具体的には図４（ａ）に示す如く、形状データＤ１が格子線Ｌ・Ｌ・・・に交わった位置が格子線の交点のうちどちらに近いかを判断し、修正データＤ２が近い方の格子点を通るように修正するのである。
【００３２】
次に、ステップＳ０５では、修正データ併合手段２２において、同一の格子線Ｌ・Ｌ・・・の上に存在する複数の修正データＤ２を、単一の修正データとして併合することにより、解析対象物の併合データＤ３を生成する（修正データ併合工程）。具体的には、部品ａ及び部品ｂが同一の格子線Ｌ上に存在する部分（図４（ａ）中の範囲α１に該当する部分）や、部品ａ〜ｃが同一の格子線Ｌ上に存在する部分（図４（ａ）中の範囲β１に該当する部分）を、図４（ｂ）中の範囲α２及びβ２に示す如く、単一線のデータとして併合するのである。
【００３３】
次に、ステップＳ０６では、修正データ併合手段２２において、修正データＤ２を併合する際に、修正データＤ２における複数の部品ａ〜ｃの板厚Ｔａ〜Ｔｃを修正データにおける単一の板厚Ｔとして併合する。
【００３４】
具体的には、部品ａ及び部品ｂを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲α２においては、下記数式１によって板厚Ｔ（ａ＋ｂ）を算出する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
即ち、範囲α２における板厚Ｔ（ａ＋ｂ）は、部品ａの板厚Ｔａと部品ｂの板厚Ｔｂとを加えることにより、算出するのである。
【００３７】
同様に、部品ａから部品ｃを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲β２においては、下記数式２によって板厚Ｔ（ａ＋ｂ＋ｃ）を算出する。
【００３８】
【数２】
【００３９】
即ち、範囲β２における板厚Ｔ（ａ＋ｂ＋ｃ）は、部品ａの板厚Ｔａ、部品ｂの板厚Ｔｂ、及び部品ｃの板厚Ｔｃを加えることにより、算出するのである。
【００４０】
次に、ステップＳ０７では、修正データ併合手段２２において、修正データＤ２を併合する際に、修正データＤ２における複数の部品ａ〜ｃの物性値を修正データＤ２における単一の物性値として併合する。
なお、本実施形態においては、併合する各部品ａ〜ｃの物性値を熱容量Ｐａ〜Ｐｃとして説明するが、他の物性値を用いる場合でも同様に算出することが可能である。
【００４１】
具体的には、部品ａ及び部品ｂを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲α２においては、下記数式３によって熱容量Ｐ（ａ＋ｂ）を算出する。
【００４２】
【数３】
【００４３】
即ち、範囲α２における熱容量Ｐ（ａ＋ｂ）は、部品ａの熱容量Ｐａと部品ｂの熱容量Ｐｂとを、その板厚に応じて配分することにより、算出するのである。
【００４４】
同様に、部品ａから部品ｃを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲β２においては、下記数式４によって熱容量Ｐ（ａ＋ｂ＋ｃ）を算出する。
【００４５】
【数４】
【００４６】
即ち、範囲β２における熱容量Ｐ（ａ＋ｂ＋ｃ）においても、部品ａの熱容量Ｐａ、部品ｂの熱容量Ｐｂ、及び、部品ｃの熱容量Ｐｃをその板厚に応じて配分することにより、算出するのである。
【００４７】
次に、ステップＳ０８では、メッシュ作成手段２３において、解析対象エリアＡをメッシュで分割する（メッシュ作成工程・図６を参照）。このように、本実施形態に係る解析モデル生成装置１０においては、ステップＳ０１からステップＳ０８の工程により、車体Ｗの解析モデルを生成するのである。この際、併合データＤ３はシェルモデルとして形成されているため、板厚部にはメッシュは形成されない（図６を参照）。
【００４８】
［実施例及び実測結果］
次に、上記の解析モデル生成方法を用いた解析手法の実施例について、図５及び図６を用いて説明する。
本実施例においては、乾燥炉内における解析対象物の温度や雰囲気温度の予測を行う熱流体解析を行うものとする。また、図５（ａ）及び（ｂ）に示す如く、解析対象物である車体Ｗの解析モデルのうち、ピラー部ＰのＡ−Ａ線断面について説明する。図５（ｂ）は車体Ｗのピラー部Ｐにおける形状データＤＰ１を示している。
【００４９】
本実施例において、前記ステップＳ０１からステップＳ０８の工程により、図６に示す如く車体Ｗのピラー部Ｐの解析モデルである併合データＤＰ３を生成した。
【００５０】
ここで、本実施例においては上記の如く修正データ生成工程において、解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データＤＰ１を格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成するとともに、修正データ併合工程において、同一の格子線の上に存在する複数の修正データを、単一の修正データとして併合することにより、解析対象物の併合データＤＰ３を生成している。
このように構成することにより、解析対象物の形状を簡素化することが可能になり、非定常熱流体解析などの高精度の解析を行う場合であっても計算時間を低減させることができ、メモリ等の装置コストを抑制することが可能となるのである。
【００５１】
また、本実施例においては上記の如くメッシュ作成工程において、図６に示すようにシェルモデルである併合データＤＰ３を包含する解析対象エリアＡをメッシュＭで分割している。
このように、本実施例によれば併合データＤＰ３をシェルモデルで作成するため、併合データＤＰ３の板厚部にメッシュＭを配置する必要がない。このため、隙間部分であってもメッシュを大きくすることができ、解析対象エリアＡ全体におけるメッシュ数を低減させることが可能となる（図６及び図７を参照）。即ち、高精度の解析を行う場合でも計算時間がのびたり、メモリ等の装置コストが大きくなったりすることを防止できるのである。
【００５２】
本願の出願人が算出した結果によれば、本実施例に係る車体Ｗ（約５０００ｍｍ）及びピラー部Ｐの双方の解析モデルにおいて、図７に示すように板厚部（約０．５〜２ｍｍ）の形状データにメッシュを配置する構成と比較して約１／５０程度（車体Ｗで数百万メッシュ、ピラー部Ｐで数十万メッシュ）にメッシュ数を低減させることができることが明らかになった。また、計算期間は約１／４０程度（数日程度）に低減させることができることが明らかになった。
【００５３】
また、本実施例においては、併合データＤＰ３を生成する以前に、車体Ｗの各部品の板厚及び物性値を修正データに記録している。
このように構成し、板厚部をシェルモデルとすることにより、板厚部にメッシュを配設しなくても、熱容量等の物性値が必要となる熱流体解析を行うことが可能となる。即ち、板厚部のデータをシェルモデルに記録することにより、メッシュをなくすことができるため、全体のメッシュ数を低減できるのである。
【００５４】
また、本実施例においては、修正データを併合する際に、修正データにおける複数の部品の板厚及び物性値（熱容量）を修正データにおける単一の板厚及び物性値として併合している。
このように構成することにより、解析対象エリア内に複数の部材が配置されている場合であっても、解析モデルを併合することで、熱流体解析等の板厚や物性値が求められる解析に用いることが可能となる。
【００５５】
本願の出願人が算出した結果と、実測した結果とを比較したところ、解析対象物の五箇所の温度（百数十度）において、数パーセント以下の差にとどめることができた。即ち、本実施例における乾燥炉内における解析対象物の温度予測を行う熱流体解析において、所望の解析精度を確保することができたのである。
【００５６】
上記の如く、本実施形態に係る解析モデル生成方法及び解析モデル生成装置１０によれば、薄肉板厚部材を複数配置したワーク形状でも、解析モデルを簡素化することにより、計算時間を短縮するとともに、メモリ等の装置コストを低減させることが可能となるのである。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 解析モデル生成装置
１１ 電子計算機
１７ 演算手段
Ｗ 車体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析モデル生成方法、及び、解析モデル生成装置に関し、詳しくは、熱流体計算などに用いられる解析モデルを生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば乾燥炉内におけるワークの温度や雰囲気温度の予測を行う場合などで、ワークの解析モデルを作成してシミュレーションを行う技術が用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１８８３８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１５７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載の技術によれば、ワークである車体のメッシュと乾燥炉のメッシュとを作成して、それぞれを重ね合わせて乾燥予測を行っている。この技術においては、車体等のワークを中実のソリッドモデルとして解析モデルを作成し、乾燥炉の空間部分を計算した後、車体等の本体部分を計算する構成としている。
【０００５】
しかし、ワークが薄肉板厚部である場合は、図７に示すように板厚部の形状データにメッシュを配置することにより、板厚部（約０．５〜２ｍｍ）や隙間部分のメッシュが小さくなる。このため、解析対象エリア全体（ワークが車体である場合は約５０００ｍｍ）におけるメッシュ数が膨大となり、高精度の解析（例えば、非定常の熱流体解析）を行う場合には計算時間がのびたり、メモリ等の装置コストが大きくなったりするという問題があった。
【０００６】
一方、前記特許文献２に記載の技術によれば、解析モデルの形状を格子に沿って簡素化することによって、処理を速くしている。
しかし、上記従来技術においては、解析対象エリア内に複数の部材が配置されている場合についての記載がなく、ワークが薄肉板厚部である場合や、部材間に隙間がある場合についての処理速度を向上させることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、薄肉板厚部材を複数配置したワーク形状でも、解析モデルを簡素化することにより、計算時間を短縮するとともに、メモリ等の装置コストを低減させることのできる、解析モデル生成方法、及び、解析モデル生成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、修正データ生成手段により、格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを、前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成工程と、修正データ併合手段により、同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合工程と、を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、メッシュ作成手段により、前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成工程を備えるものである。
【００１１】
請求項３においては、修正データ生成手段により、前記修正データ併合工程で前記併合データを生成する以前に、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合するものである。
【００１３】
請求項５においては、前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合するものである。
【００１４】
請求項６においては、格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成手段と、同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合手段と、を備えるものである。
【００１５】
請求項７においては、前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成手段を備えるものである。
【００１６】
請求項８においては、前記修正データ生成手段において、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録するものである。
【００１７】
請求項９においては、前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合するものである。
【００１８】
請求項１０においては、前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
本発明により、薄肉板厚部材を複数配置したワーク形状でも、解析モデルを簡素化することにより、計算時間を短縮するとともに、メモリ等の装置コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る解析モデル生成装置のブロック構成図。
【図２】解析モデルを生成するフローチャートを示した図。
【図３】（ａ）は仮想モデルの形状データを示した図、（ｂ）は仮想モデルの部品情報データを示した図。
【図４】（ａ）は仮想モデルの修正データを示した図、（ｂ）は仮想モデルの併合データを示した図。
【図５】（ａ）は一実施例における解析対象物である車両を示した図、（ｂ）は（ａ）におけるピラー部のＡ−Ａ線断面図。
【図６】メッシュ分割した一実施例における解析モデルの併合データを示した図。
【図７】メッシュ分割した従来技術における解析モデルの形状データを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２３】
［解析モデル生成装置１０］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係る解析モデル生成装置１０の概略について、図１を用いて説明する。
本実施形態に係る解析モデル生成装置１０は図１に示す如く、汎用型の電子計算機１１、及び、該電子計算機１１に内蔵される制御手段１２とフィールドネットワーク通信機器等によりそれぞれ電気的に接続された、入力手段３１、出力手段３２等を主な要素として備える。さらに図１に示す如く、電子計算機１１はその内部に、制御手段１２とそれぞれ電気的に接続された記憶手段１３及び各種の演算を行う演算手段１７を備えている。
【００２４】
前記の各種手段について、例えば、入力手段３１としては、電子計算機１１に接続されたキーボードやマウス等が用いられる。入力手段３１からは、解析モデル生成装置１０の解析対象物である車体Ｗ（図５（ａ）を参照）の初期データや演算プログラム等が入力される。出力手段３２としては、電子計算機１１に接続されたモニタ等が用いられる。出力手段３２では、演算手段１７による演算結果等が出力される。
【００２５】
制御手段１２としては、電子計算機１１に接続されている前記各手段の動作や作業工程を制御する制御盤等が用いられる。
記憶手段１３や演算手段１７としては、電子計算機におけるＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶部や、ＣＰＵからなる演算処理部等が用いられる。演算手段１７には画像処理を行う画像処理ボードが配設される。
記憶手段１３には、車体Ｗに関するＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データの情報や、その他演算処理を実行するためのプログラム等が格納される。
演算手段１７は、後述するように、修正データ生成手段２１と、修正データ併合手段２２と、メッシュ作成手段２３などと、を備える。
【００２６】
［解析モデル生成方法］
次に、上記の如く構成された解析モデル生成装置１０において、解析対象物である車体Ｗの解析モデルを生成する方法を、図２から図４を用いて説明する。なお、以下の説明では、車体Ｗの一部分における二次元の画像情報から二次元の解析モデルを作成する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、解析対象である三次元の画像情報から三次元の解析用モデルを作成するように構成することも可能である。
本実施形態に係る解析モデル生成装置１０で車体Ｗの解析モデルを生成する方法は、図２に示す如く、ステップＳ０１からステップＳ０８の工程を備える。以下、各工程について順に説明する。
【００２７】
まず、ステップＳ０１では、演算手段１７における演算処理部において、図３（ａ）に示す如く、解析対象エリアＡ内に、所定の間隔（ｘ軸方向の間隔ｄｘ及びｙ軸方向の間隔ｄｙ）ごとに格子線Ｌ・Ｌ・・・を設定する。この格子線Ｌ・Ｌ・・・の間隔ｄｘ及びｄｙについては、作業者が所望の幅を設定することが可能である。なお、本実施形態においては二次元の解析モデルを作成するために格子線を設定する構成としているが、三次元の解析モデルを作成する場合は所定の間隔ごとに格子面を設定することになる。
【００２８】
次に、ステップＳ０２では、入力手段３１から車体Ｗの形状データを線形状のシェルモデルとして入力し、解析対象エリアＡに重ね合わせる。図３及び図４においては、車体Ｗの一部分の形状データＤ１を仮想モデルとして説明する。形状データＤ１は図３（ａ）に示す如く、三個の部品ａ、ｂ、及びｃで構成された部分である。
【００２９】
次に、ステップＳ０３では、入力手段３１から車体Ｗの部品ごとの板厚及び物性値を入力する。具体的には、各部品ａ〜ｃの板厚（図４（ａ）を参照）や物性値を入力して記憶手段１３に記憶させるとともに、修正データ生成手段２１において各部品ａ〜ｃの形状データに記録するのである。ここで、各部品ａ〜ｃの物性値としては、例えば熱容量やヤング率、剛性率、電気抵抗率、電気伝導率などを用いることが可能である。本実施形態においては図３（ｂ）に示す如く、各部品ａ〜ｃの板厚をＴａ〜Ｔｃ、二種類の物性値をそれぞれＰａ〜Ｐｃ及びＱａ〜Ｑｃとして表している。
【００３０】
なお本実施形態においては、各部品ａ〜ｃの板厚及び物性値をステップＳ０３で形状データに記録する構成としているが、板厚及び物性値の記録は後述する併合データを生成する以前であれば良い。例えばステップＳ０４で修正データＤ２を生成した後で記録する構成とすることも可能である。
【００３１】
次に、ステップＳ０４では、修正データ生成手段２１において、解析対象エリアＡ内に位置する解析対象物の形状データＤ１を格子線Ｌ・Ｌ・・・に沿って修正した修正データＤ２をシェルモデルとして生成する（修正データ生成工程）。具体的には図４（ａ）に示す如く、形状データＤ１が格子線Ｌ・Ｌ・・・に交わった位置が格子線の交点のうちどちらに近いかを判断し、修正データＤ２が近い方の格子点を通るように修正するのである。
【００３２】
次に、ステップＳ０５では、修正データ併合手段２２において、同一の格子線Ｌ・Ｌ・・・の上に存在する複数の修正データＤ２を、単一の修正データとして併合することにより、解析対象物の併合データＤ３を生成する（修正データ併合工程）。具体的には、部品ａ及び部品ｂが同一の格子線Ｌ上に存在する部分（図４（ａ）中の範囲α１に該当する部分）や、部品ａ〜ｃが同一の格子線Ｌ上に存在する部分（図４（ａ）中の範囲β１に該当する部分）を、図４（ｂ）中の範囲α２及びβ２に示す如く、単一線のデータとして併合するのである。
【００３３】
次に、ステップＳ０６では、修正データ併合手段２２において、修正データＤ２を併合する際に、修正データＤ２における複数の部品ａ〜ｃの板厚Ｔａ〜Ｔｃを修正データにおける単一の板厚Ｔとして併合する。
【００３４】
具体的には、部品ａ及び部品ｂを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲α２においては、下記数式１によって板厚Ｔ（ａ＋ｂ）を算出する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
即ち、範囲α２における板厚Ｔ（ａ＋ｂ）は、部品ａの板厚Ｔａと部品ｂの板厚Ｔｂとを加えることにより、算出するのである。
【００３７】
同様に、部品ａから部品ｃを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲β２においては、下記数式２によって板厚Ｔ（ａ＋ｂ＋ｃ）を算出する。
【００３８】
【数２】
【００３９】
即ち、範囲β２における板厚Ｔ（ａ＋ｂ＋ｃ）は、部品ａの板厚Ｔａ、部品ｂの板厚Ｔｂ、及び部品ｃの板厚Ｔｃを加えることにより、算出するのである。
【００４０】
次に、ステップＳ０７では、修正データ併合手段２２において、修正データＤ２を併合する際に、修正データＤ２における複数の部品ａ〜ｃの物性値を修正データＤ２における単一の物性値として併合する。
なお、本実施形態においては、併合する各部品ａ〜ｃの物性値を熱容量Ｐａ〜Ｐｃとして説明するが、他の物性値を用いる場合でも同様に算出することが可能である。
【００４１】
具体的には、部品ａ及び部品ｂを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲α２においては、下記数式３によって熱容量Ｐ（ａ＋ｂ）を算出する。
【００４２】
【数３】
【００４３】
即ち、範囲α２における熱容量Ｐ（ａ＋ｂ）は、部品ａの熱容量Ｐａと部品ｂの熱容量Ｐｂとを、その板厚に応じて配分することにより、算出するのである。
【００４４】
同様に、部品ａから部品ｃを併合した部分である、図４（ｂ）中に示す範囲β２においては、下記数式４によって熱容量Ｐ（ａ＋ｂ＋ｃ）を算出する。
【００４５】
【数４】
【００４６】
即ち、範囲β２における熱容量Ｐ（ａ＋ｂ＋ｃ）においても、部品ａの熱容量Ｐａ、部品ｂの熱容量Ｐｂ、及び、部品ｃの熱容量Ｐｃをその板厚に応じて配分することにより、算出するのである。
【００４７】
次に、ステップＳ０８では、メッシュ作成手段２３において、解析対象エリアＡをメッシュで分割する（メッシュ作成工程・図６を参照）。このように、本実施形態に係る解析モデル生成装置１０においては、ステップＳ０１からステップＳ０８の工程により、車体Ｗの解析モデルを生成するのである。この際、併合データＤ３はシェルモデルとして形成されているため、板厚部にはメッシュは形成されない（図６を参照）。
【００４８】
［実施例及び実測結果］
次に、上記の解析モデル生成方法を用いた解析手法の実施例について、図５及び図６を用いて説明する。
本実施例においては、乾燥炉内における解析対象物の温度や雰囲気温度の予測を行う熱流体解析を行うものとする。また、図５（ａ）及び（ｂ）に示す如く、解析対象物である車体Ｗの解析モデルのうち、ピラー部ＰのＡ−Ａ線断面について説明する。図５（ｂ）は車体Ｗのピラー部Ｐにおける形状データＤＰ１を示している。
【００４９】
本実施例において、前記ステップＳ０１からステップＳ０８の工程により、図６に示す如く車体Ｗのピラー部Ｐの解析モデルである併合データＤＰ３を生成した。
【００５０】
ここで、本実施例においては上記の如く修正データ生成工程において、解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データＤＰ１を格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成するとともに、修正データ併合工程において、同一の格子線の上に存在する複数の修正データを、単一の修正データとして併合することにより、解析対象物の併合データＤＰ３を生成している。
このように構成することにより、解析対象物の形状を簡素化することが可能になり、非定常熱流体解析などの高精度の解析を行う場合であっても計算時間を低減させることができ、メモリ等の装置コストを抑制することが可能となるのである。
【００５１】
また、本実施例においては上記の如くメッシュ作成工程において、図６に示すようにシェルモデルである併合データＤＰ３を包含する解析対象エリアＡをメッシュＭで分割している。
このように、本実施例によれば併合データＤＰ３をシェルモデルで作成するため、併合データＤＰ３の板厚部にメッシュＭを配置する必要がない。このため、隙間部分であってもメッシュを大きくすることができ、解析対象エリアＡ全体におけるメッシュ数を低減させることが可能となる（図６及び図７を参照）。即ち、高精度の解析を行う場合でも計算時間がのびたり、メモリ等の装置コストが大きくなったりすることを防止できるのである。
【００５２】
本願の出願人が算出した結果によれば、本実施例に係る車体Ｗ（約５０００ｍｍ）及びピラー部Ｐの双方の解析モデルにおいて、図７に示すように板厚部（約０．５〜２ｍｍ）の形状データにメッシュを配置する構成と比較して約１／５０程度（車体Ｗで数百万メッシュ、ピラー部Ｐで数十万メッシュ）にメッシュ数を低減させることができることが明らかになった。また、計算期間は約１／４０程度（数日程度）に低減させることができることが明らかになった。
【００５３】
また、本実施例においては、併合データＤＰ３を生成する以前に、車体Ｗの各部品の板厚及び物性値を修正データに記録している。
このように構成し、板厚部をシェルモデルとすることにより、板厚部にメッシュを配設しなくても、熱容量等の物性値が必要となる熱流体解析を行うことが可能となる。即ち、板厚部のデータをシェルモデルに記録することにより、メッシュをなくすことができるため、全体のメッシュ数を低減できるのである。
【００５４】
また、本実施例においては、修正データを併合する際に、修正データにおける複数の部品の板厚及び物性値（熱容量）を修正データにおける単一の板厚及び物性値として併合している。
このように構成することにより、解析対象エリア内に複数の部材が配置されている場合であっても、解析モデルを併合することで、熱流体解析等の板厚や物性値が求められる解析に用いることが可能となる。
【００５５】
本願の出願人が算出した結果と、実測した結果とを比較したところ、解析対象物の五箇所の温度（百数十度）において、数パーセント以下の差にとどめることができた。即ち、本実施例における乾燥炉内における解析対象物の温度予測を行う熱流体解析において、所望の解析精度を確保することができたのである。
【００５６】
上記の如く、本実施形態に係る解析モデル生成方法及び解析モデル生成装置１０によれば、薄肉板厚部材を複数配置したワーク形状でも、解析モデルを簡素化することにより、計算時間を短縮するとともに、メモリ等の装置コストを低減させることが可能となるのである。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 解析モデル生成装置
１１ 電子計算機
１７ 演算手段
Ｗ 車体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
修正データ生成手段により、格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを、前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成工程と、
修正データ併合手段により、同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合工程と、を備える、
ことを特徴とする、解析モデル生成方法。
【請求項２】
メッシュ作成手段により、前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成工程を備える、
ことを特徴とする、請求項１に記載の解析モデル生成方法。
【請求項３】
修正データ生成手段により、前記修正データ併合工程で前記併合データを生成する以前に、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録する、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の解析モデル生成方法。
【請求項４】
前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の解析モデル生成方法。
【請求項５】
前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合する、
ことを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載の解析モデル生成方法。
【請求項６】
格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成手段と、
同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合手段と、を備える、
ことを特徴とする、解析モデル生成装置。
【請求項７】
前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成手段を備える、
ことを特徴とする、請求項６に記載の解析モデル生成装置。
【請求項８】
前記修正データ生成手段において、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録する、
ことを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の解析モデル生成装置。
【請求項９】
前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合する、
ことを特徴とする、請求項８に記載の解析モデル生成装置。
【請求項１０】
前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合する、
ことを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の解析モデル生成装置。
【請求項１】
修正データ生成手段により、格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを、前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成工程と、
修正データ併合手段により、同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合工程と、を備える、
ことを特徴とする、解析モデル生成方法。
【請求項２】
メッシュ作成手段により、前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成工程を備える、
ことを特徴とする、請求項１に記載の解析モデル生成方法。
【請求項３】
修正データ生成手段により、前記修正データ併合工程で前記併合データを生成する以前に、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録する、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の解析モデル生成方法。
【請求項４】
前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の解析モデル生成方法。
【請求項５】
前記修正データ併合工程において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合する、
ことを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載の解析モデル生成方法。
【請求項６】
格子線が設定された解析対象エリア内に位置する解析対象物の形状データを前記格子線に沿って修正した修正データをシェルモデルとして生成する、修正データ生成手段と、
同一の前記格子線上に存在する複数の前記修正データを、単一の修正データとして併合することにより、前記解析対象物の併合データを生成する、修正データ併合手段と、を備える、
ことを特徴とする、解析モデル生成装置。
【請求項７】
前記解析対象エリアをメッシュで分割する、メッシュ作成手段を備える、
ことを特徴とする、請求項６に記載の解析モデル生成装置。
【請求項８】
前記修正データ生成手段において、前記解析対象物の対応する部分における板厚及び物性値を、前記形状データ又は前記修正データに記録する、
ことを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の解析モデル生成装置。
【請求項９】
前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の板厚を修正データにおける単一の板厚として併合する、
ことを特徴とする、請求項８に記載の解析モデル生成装置。
【請求項１０】
前記修正データ併合手段において、前記修正データを併合する際に、前記修正データにおける複数の物性値を修正データにおける単一の物性値として併合する、
ことを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の解析モデル生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２５４９８（Ｐ２０１３−２５４９８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８４２２（Ｐ２０１１−１５８４２２）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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